EP0068953A1 - Procédé de synthèse d'oxydes de phosphines tertiaires et nouveaux oxydes de phosphines tertiaires - Google Patents

Procédé de synthèse d'oxydes de phosphines tertiaires et nouveaux oxydes de phosphines tertiaires Download PDF

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EP0068953A1
EP0068953A1 EP82401049A EP82401049A EP0068953A1 EP 0068953 A1 EP0068953 A1 EP 0068953A1 EP 82401049 A EP82401049 A EP 82401049A EP 82401049 A EP82401049 A EP 82401049A EP 0068953 A1 EP0068953 A1 EP 0068953A1
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EP
European Patent Office
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carbon atoms
phenyl group
halo
ratio
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EP82401049A
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EP0068953B1 (fr
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Sammy Henri Chevalier
Jean-Claude Gautier
Claude René Soriaux
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Societe Nationale des Poudres et Explosifs
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Societe Nationale des Poudres et Explosifs
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/53—Phosphorus bound to oxygen bound to oxygen and to carbon only
    • C08K5/5397—Phosphine oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02—Phosphorus compounds
    • C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/50—Organo-phosphines
    • C07F9/53—Organo-phosphine oxides; Organo-phosphine thioxides
    • C07F9/5304—Acyclic saturated phosphine oxides or thioxides

Definitions

  • the synthesis process which is the subject of the main patent is a process for the synthesis of tertiary phosphine oxides from a dialkylphosphine oxide, characterized in that a secondary phosphine oxide is reacted in an organic medium with a halogenated methyl derivative. in the presence of an aqueous phase containing a mineral base and in the presence of a phase transfer catalyst and with stirring.
  • the process according to the present invention therefore consists of a process for the synthesis of tertiary phosphine oxides from a dihydrocarbyl phosphine oxide, characterized in that an oxides of water are reacted in an organic medium immiscible with water.
  • secondary phosphine hydroxymethylated on a halo-methylated derivative in the presence of an aqueous phase containing an inorganic base and in the presence of a phase transfer catalyst and with stirring.
  • the hydroxymethylated secondary phosphine oxides used have the general formula: where R 1 and R 2 are identical or different and are a linear or branched alkyl group comprising from 1 to 18 carbon atoms, preferably from 1 to 12 carbon atoms or also a phenyl group.
  • phosphine oxides As particularly suitable phosphine oxides, mention may be made of diethyl, di-n-propyl, di-n-butyl, di-n-hexyl, di (2-ethylhexyl), di-n-octyl, di- n-dodecyl, methyl and octyl, ethyl and butyl, ethyl and heptyl, ethyl and nonyl, propyl and octyl, diphenyl, etc ... and where R is a hydrogen atom or a group of formula - CH 2 - R 4 or R 4 is a hydrogen or a linear or branched alkyl group comprising from 1 to 11 carbon atoms or a phenyl group.
  • a halogenated methyl derivative which is not alone sensitive to strong mineral bases is used, that is to say a derivative which, put alone in the presence of such a base, does not react or degrade rapidly.
  • the organic solvent used in the context of the invention must be a solvent common to the hydroxymethylated dihydrocarbyl phosphine oxide and to the halo-methylated derivative, must not be miscible with the alkaline aqueous phase and must preferably be little or not polar, that is to say present a dielectric constant less than 8, at 20 ° C.
  • the proticity of the solvent is indifferent.
  • suitable solvents there may be mentioned aromatic solvents such as benzene, toluene, xylenes and aliphatic solvents. Mixtures of solvents are also suitable. We can also operate in bulk, without solvent.
  • the aqueous alkaline phase must contain an amount of inorganic alkaline base at least equal to the stoichiometry of the reaction which generally consists of a condensation with release of a molecule of hydrohalic acid per molecule of halo methylated derivative.
  • the aqueous alkaline phase must contain in practice from 30% to 60% by weight of a mineral base.
  • a mineral base is preferably soda or potash, although other bases, such as lime can be used.
  • the ratio of the volumes of aqueous phase and of organic phase is not highly critical but in practice is between the extreme values 5: 1 and 1: 10. Agitation of the reaction medium is desirable so as to promote contact between the organic and aqueous phases. Vigorous agitation is likely to considerably speed up the reaction rate.
  • the reaction is not pressure sensitive so operating at atmospheric pressure is well suited.
  • the temperature is a critical factor since below 0 ° C the reaction is extremely slow or even non-existent and that above 90 ° C the reaction is practically very difficult to carry out and is accompanied by a degradation of the products formed.
  • a temperature between 40 and 70 ° C leads to the best results, in general. It is advantageous to operate under an inert atmosphere consisting of argon or nitrogen.
  • the P / Cl molar ratio if it is advantageously greater than 1 is not usefully greater than 1.5 except in the case where the halo-methylated derivative is a resin, in particular of the statistical copolymer type indicated above.
  • the concentration of reagents in the organic phase is in practice between 1 and 20% by weight relative to the solvent and between 0.1 and 10% if the reagent is a polymer. However, we can also operate en masse.
  • the reaction time varies from a few tens of minutes to a few tens of hours depending on the temperature used and especially depending on the nature of the phase transfer catalyst used.
  • phase transfer catalysts whose use is absolutely essential in the context of the present invention are those conventionally used in phase transfer catalysis reactions. Two groups of such catalysts can be discerned.
  • the first group is made up of ionic phase transfer catalysts, among which the quaternary ammonium, phosphonium or arsonium salts of general formula are distinguished.
  • Y N, P or As
  • a 1 , A 2 , A 3 and A 4 are the same or different and are preferably C 1 to C 8 alkyl groups, benzyl groups or polymer chains and where X is an anion.
  • X is a halide, carboxylate, hydrogen sulfate or hydroxy anion.
  • the second group consists of non-ionic complexing agents, among which there are polyethylene oxides, crown ethers and encryptants.
  • the crown ethers are macrocyclic polyethers where certain oxygen atoms can be substituted by sulfur atoms while the coders are macrohetero polycycles comprising polyether heterocycles where certain oxygen atoms can be replaced by sulfur, the so-called heterocycles being bridged by nitrogen atoms.
  • These complexing agents have the property of forming, with the alkaline and alkaline-earth cations, complexes enjoying an extremely high stability constant. They are widely described in Jean-Marie LEHN, Design of Organic Complexing Agents - Strategies towards properties, Structure and Bonding, Volume 16, Springer Verlag, (1973), in an article by E. VOGTLE and E.
  • Crown ethers and encryptants can be used either in the form of free molecules, or in the form attached to a polymer. The latter solution is however not advisable when the halo methylated derivative is itself a polymer.
  • the crown ethers and the encryptors it is preferable to use those which form with the cation of the alkaline base used. complexes with a particularly high stability constant.
  • 18-crown-6, dicyclohexyl-18-crown-6 and cyclohexyl-18-crown-6, ⁇ 222>, ⁇ 221> and ⁇ 322> are advantageously combined with potash.
  • macroheterocyclic complexing agents are generally satisfactory in the context of the invention, they are generally preferred as quaternary ammonium salts, which are at least as effective and much less costly.
  • Phosphonium or arsonium salts have an activity which is generally identical to that of the corresponding quaternary ammonium salts, but on the other hand are considerably more expensive.
  • the amount of catalyst to be used is of the order of at least 1 mol% relative to the halogen contained in the halo methylated derivative.
  • a proportion of approximately 5% by mole will in fact be used.
  • An excess of catalyst greater than 10 mol% does not appear to be harmful or useful.
  • This treatment can constitute a washing using a dilute acid solution, optionally after diluting said organic phase, using an organic solvent.
  • This treatment can also consist, in the case where the halo methylated derivative is a polymer, to first precipitate the mixture in methanol and to purify the precipitate by successive solutions in chloroform and reprecipitations in methanol.
  • hydroxymethylated dihydrocarbyl phosphine oxides used in the context of the present invention can be obtained using several well known methods.
  • the most general of these methods consists in adding a molecule of aldehyde to a molecule of the dihydrocarbyl phosphine oxides used in the main patent according to the reaction:
  • the products according to the invention find their application in particular in phytosanitary formulations, as flame-retardant compounds and as extracting agents.
  • DOPO dioctylphosphine oxide
  • octyl magnesium with 290 cm 3 of formaldehyde 35% by weight in water, 40 g of sodium bicarbonate, 6.2 g of potassium carbonate and 2.5 liters of ethanol.
  • the mixture is stirred vigorously at 70 ° C for 4 hours.
  • Example 1 The procedure of Example 1 was used on different raw materials, under substantially identical temperature and duration conditions.
  • DOPO was used in Examples 2 to 5 and di-n-hexyl phosphine oxide in Examples 6 and 7.
  • N-octyl bromide was used in Examples 2 and 6, n-butyl bromide in Example 4, and n-octyl, n-butyl and 2-ethylhexyl chlorides respectively in the examples 3, 5 and 7.
  • Example 3 The poor result of Example 3 is due to the premature thermal decomposition of TBAH. A yield of 75% can be obtained in this case by adding 10 g of TBAH after 4 hours of reaction.
  • Absorption group P O at 1170 - 1180 cm -1

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Abstract

L'invention concerne la synthèse des oxydes de phosphines tertiaires ainsi que certains oxydes de phosphines tertiaires. Selon l'invention on fait réagir une phase organique contenant un dérivé halogénométhylé, un oxyde de phosphine secondaire hydroxyméthylée et un catalyseur de transfert de phase dans un milieu organique avec une phase aqueuse contenant une base minérale. Le dérivé halogénométhylé peut être une micro ou une macromolécule. Les oxydes de phosphines tertiaires sont des substances notamment utiles en ignifugation, en hydrométallurgie et dans le domaine phytosanitaire.

Description

  • L'invention objet de la présente demande de certificat d'addition à la demande de brevet 79-31917 du 28 décembre 1979 concerne la synthèse des oxydes de phosphines tertiaires. La présente demande est notamment rattachée à la revendication 1 de la demande de brevet 79-31917.
  • On a proposé dans le passé des procédés très divers pour la synthèse des oxydes des phosphines tertiaires.
  • Certains de ces procédés mettent en oeuvre un réactif de Grignard en relation soit avec l'oxychlorure de phosphore, comme dans le brevet français 2 159 716 de la demanderesse, ou avec un mélange de trichlo-. rure de phosphore et d'oxygène comme dans le brevet français 1 399 743, soit avec un chlorure de phosphonyle comme dans le brevet américain 3 258 492, soit encore avec un dialkylphosphite et un halogénure organique comme dans le brevet français 2 346 361.
  • D'autres procédés font appel à une technique de décomposition thermique par exemple du produit résultant de l'addition d'un oxyde d'un dialkylphosphite sur une α oléfine comme dans le brevet allemand 1 912 708, d'un halogénure de phosphonium quaternaire comme dans le brevet français 2 316 244, d'un halogénure de phosphonium quaternaire hydroxylé comme dans le brevet américain 3 997 611, ou encore d'une hydroxyméthyl phosphine tertiaire comme dans le brevet américain 4 020 110.
  • D'autres procédés encore font intervenir le phosphore et un iodure d'alcoyle en présence d'iode, comme dans le brevet français 2 352 824.
  • Ce qui caractérise ces procédés connus est une certaine lourdeur, l'existence de réactions secondaires difficiles à maitriser et l'emploi de conditions opératoires drastiques, notamment en ce qui concerne la température et les solvants qui doivent être secs. Par ailleurs ils ne permettent pas d'accéder facilement à des oxydes de phosphines du type RRR'PO et notamment à ceux de ces derniers où R' est une chaîne polymérique de haut poids moléculaire.
  • Le procédé de synthèse objet du brevet principal est un procédé de synthèse d'oxydes de phosphines tertiaires à partir d'un oxyde de dialkylphosphine, caractérisé en ce qu'on fait réagir dans un milieu organique un oxyde de phosphine secondaire sur un dérivé halogéno méthylé en présence d'une phase aqueuse renfermant une base minérale et en présence d'un catalyseur de transfert de phase et sous agitation.
  • Conformément à la présente addition il a été trouvé que le procédé objet du brevet principal est applicable non seulement à un oxyde de phosphine secondaire simple, mais encore à un oxyde de phosphine secondaire hydroxyméthylée.
  • Le procédé selon la présente invention consiste donc en un procédé de synthèse d'oxydes de phosphines tertiaires à partir d'un oxyde de dihydrocarbyl phosphine, caractérisé en ce qu'on fait réagir dans un milieu organique non miscible à l'eau un oxyde de phosphine secondaire hydroxyméthylée sur un dérivé halogéno méthylé en présence d'une phase aqueuse renfermant une base minérale et en présence d'un catalyseur de transfert de phase et sous agitation.
  • Selon une variante préférée du procédé selon l'invention, les oxydes de phosphines secondaires hydroxyméthylées utilisés ont pour formule générale :
    Figure imgb0001
     où R1 et R2 sont identiques ou différents et sont un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 18 atomes de carbone, de préférence de 1 à 12 atomes de carbone ou encore un groupe phényle. On peut citer comme oxydes de phosphine particulièrement convenables, les phosphines oxydes de diéthyle, di-n-propyle, di-n-butyle, di-n-hexyle, di(éthyl-2 hexyle), di-n-octyle, di-n-dodécyle, de méthyle et d'octyle, d'éthyle et de butyle, d'éthyle et d'heptyle, d'éthyle et de nonyle, de propyle et d'octyle, de diphényle, etc... et où R est un atome d'hydrogène ou bien un groupe de formule - CH2 - R4 ou R4 est un hydrogène ou un groupe alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 11 atomes de carbone ou bien un groupe phényle.
  • Des dérivés halogéno méthylés entrant bien dans le cadre de l'invention sont notamment ceux de formule générale XCH2R dans laquelle :
    • X est un atome de chlore'ou de brome et,
    • R est un groupe - CH = CHY où Y est un atome d'hydrogène, un groupe phényle ou un groupe - CH2X dans lequel X a l'une des significations indiquées plus haut ou bien,
    • R est un groupe
      Figure imgb0002
      où Z est un atome d'hydrogène, un groupe alkyle de C1 à C4, un groupe vinyle, un atome d'halogène, un groupe - CH2X ou un groupe -
      Figure imgb0003
      X ayant l'une des significations indiquées plus haut, ou bien,
    • R est une chaîne alkyle comprenant de 1 à 12 atomes de carbone, éventuellement substituée par au moins un groupe nitrile ou époxy, ou bien,
    • R est un groupe phényle faisant partie d'une chaîne de copolymère statistique de styrène et de p-halogéno méthyl styrène de masse moléculaire comprise entre 500 et 1 000 000 et comprenant x et y motifs
      Figure imgb0004
      respectivement, x et y étant des nombres entiers tels que le rapport x : y soit compris entre 100 : 1 et 0 : 1, ou bien encore,
    • R est un groupe phényle faisant partie d'une chaîne de copolymère statistique de styrène et de halogéno méthyl styrène, partiellement réticulé, dite de Merrifield, de masse moléculaire comprise entre 1 000 et 1 000 000 et comprenant x, y et z motifs
      Figure imgb0005
      respectivement x, y et z étant des nombres entiers tels que le rapport x : y soit compris entre 100 : 1 et 0 : 1 et que le rapport z : y soit compris entre 1 : 25 et 1 : 5.
  • On utilise de préférence un dérivé halogéno méthylé non isolément sensible aux bases minérales fortes, c'est-à-dire un dérivé qui mis seul en présence d'une telle base ne réagit pas, ni ne se dégrade rapidement.
  • Le solvant organique utilisé dans le cadre de l'invention doit être un solvant commun à l'oxyde de dihydrocarbyle phosphine hydroxyméthylée et au dérivé halogéno méthylé, ne doit pas être miscible avec la phase aqueuse alcaline et doit être de préférence peu ou pas polaire, c'est-à-dire présenter une constante diélectrique inférieure à 8, à 20°C. La proticité du solvant est indifférente. Comme solvants convenant bien, on peut citer les solvants aromatiques tels que le benzène, le toluène, les xylènes et les solvants aliphatiques. Les mélanges de solvants sont également convenables. On peut aussi opérer en masse, sans solvant.
  • La phase alcaline aqueuse doit renfermer une quantité de base alcaline minérale au moins égale à la stoechiométrie de la réaction qui consiste globalement en une condensation avec libération d'une molécule d'acide halohydrique par molécule de dérivé halogéno méthylé.
  • La phase alcaline aqueuse doit contenir en pratique de 30% à 60% en poids d'une base minérale. Celle-ci est de préférence de la soude ou de la potasse, bien que d'autres bases, telles que la chaux peuvent être utilisées.
  • Le rapport des volumes de phase aqueuse et de phase organique n'est pas fortement critique mais en pratique se situe entre les valeurs extrêmes 5 : 1 et 1 : 10. L'agitation du milieu réactionnel est souhaitable de manière à favoriser le contact entre les phases organiques et aqueuses. Une agitation vigoureuse est de nature à accélérer considérablement la vitesse de réaction.
  • La réaction n'est pas sensible à la pression de sorte qu'opérer sous la pression atmosphérique convient bien. En revanche, la température est un facteur critique puisqu'en dessous de 0°C la réaction est extrêmement lente voire inexistante et qu'au dessus de 90°C la réaction est pratiquement très difficile à mener à bien et s'accompagne d'une dégradation des produits formés. Une température comprise entre 40 et 70°C aboutit aux meilleurs résultats, en général. Il est avantageux d'opérer sous atmosphère inerte constituée d'argon ou d'azote. Lorsqu'un rendement élevé est recherché par rapport au dérivé halogéné (respectivement, par rapport à l'oxyde de phosphine), il est important d'employer une quantité d'oxyde de phosphine secondaire hydroxyméthylée (respectivement de dérivé halogéno méthylé) au moins égale à la stoéchiométrie par rapport au dérivé halogéno méthylé (respectivement, par rapport à l'oxyde de phosphine hydroxyméthylée).
  • Toutefois, le rapport molaire P/Cl s'il est avantageusement supérieur à 1 n'est pas utilement supérieur à 1,5 sauf dans le cas où le dérivé halogéno méthylé est une résine, notamment du type copolymère statistique indiqué plus haut.
  • La concentration des réactifs dans la phase organique est quant à elle en pratique comprise entre 1 et 20% en poids par rapport au solvant et entre 0,1 et 10% si le réactif est un polymère. Toutefois on peut aussi opérer en masse.
  • Le temps de réaction varie de quelques dizaines de minutes à quelques dizaines d'heures suivant la température utilisée et surtout suivant la nature du catalyseur de transfert de phase utilisé.
  • Les catalyseurs de transfert de phase dont l'utilisation est absolument indispensable dans le cadre de la présente invention sont ceux utilisés classiquement dans les réactions de catalyse par transfert de phase. On peut discerner deux groupes de tels catalyseurs.
  • Le premier groupe est constitué par les catalyseurs de transfert de phase ioniques parmi lesquels on distingue les sels d'ammonium, de phosphonium ou d'arsonium quaternaires de formule générale
    Figure imgb0006
    où Y = N, P ou As où A1, A2, A3 et A4 sont identiques ou différents et sont de préférence des groupes alkyle de C1 à C8 , des groupes benzyle ou des chaînes de polymère et où X est un anion. De préférence, X est un anion halogénure, carboxylate, hydrogénosulfate ou hydroxy. Le second groupe est constitué par des complexants non-ioniques parmi lesquels on distingue les polyoxydes d'éthylène, les éthers-couronne et les cryptants. Les éthers-couronne sont des polyéthers macrocycliques où certains atomes d'oxygène peuvent être substitués par des atomes de soufre tandis que les cryptants sont des macrohétéro polycycles comprenant des hétérocycles polyéthers où certains atomes d'oxygène peuvent être remplacés par du soufre, les dits hétérocycles étant pontés par des atomes d'azote. Ces agents complexants ont la propriété de former avec les cations alcalins et alcalino-terreux des complexes jouissant d'une constante de stabilité extrêmement élevée. Ils sont largement décrits dans Jean-Marie LEHN, Design of Organic Complexing Agents - Stratégies towards properties, Structure and Bonding, Volume 16, Springer Verlag, (1973), dans un article de E. VOGTLE et E. WEBER paru dans Kontakte, Volume 1, page 11 à 31, (1977) et intitulé Neutrale Organische Komplexliganden und ihre Alkalikom- plexe - Kronenather, Cryptanden, Podanden, ainsi que dans les brevets français 2 201 304 et 2 398 079. Les éthers couronnes et les cryptants peuvent être utilisés soit sous forme de molécules libres, soit sous forme fixée à un polymère. Cette dernière solution n'est toutefois pas recommandable quand le dérivé halogéno méthylé est lui-même un polymère. Parmi les éthers-couronne et les cryptants on préfère utiliser ceux qui forment avec le cation de la base alcaline employée les complexes dont la constante de stabilité est particulièrement élevée. L'homme de métier connait bien les complexants de ce type qui sont particulièrement préférés. On peut utilement se reporter à l'article de C. Kappenstein paru dans le Bulletin de la Société Chimique de France, n° 1-2, pages 89 à 109, (1974). Ainsi si la soude est employée dans la phase aqueuse, on utilise avec avantage l'hexa- oxa-1,4,7,10,13,16 cyclo-octadecadiène-2,11, ou le dibenzo-18 couronne-6 selon la nomenclature de Pedersen, J.A.C.S., 1967, 89, page 7017, le cyclohexyl-15 couronne-5, le 18-couronne-6, le dicyclohexyl-18-couronne-6 ou bien les cryptants <222>, <221> désignés selon la nomenclature de J.M. LEHN (op. cit.) et de Kappenstein (op. cit.). A la potasse on associe avantageusement le 18-couronne-6, le dicyclo- hexyl-18-couronne-6 et le cyclohexyl-18-couronne-6, le <222>, le <221> et le <322>. Enfin, si on utilise la chaux, on est sensiblement replacé dans les mêmes conditions qu'avec Na+ et on emploie avantageusement le 18-couronne-6 ou le dicyclohexyl-18-couronne-6 ou bien le <222>, le <221>, ou bien encore les cryptants fixés sur polymère commercialisés par la société MERCK sous les noms de Kryptofix <222> B polymer ou kryptofix <221> B polymer où le reste polymère dérive d'une résine de Merrifield. Bien d'autres éthers-couronne ou cryptants conviennent parfaitement dans le cadre de l'invention, mais il s'agit de composés qui font figure de curiosités de laboratoire.
  • Bien que les complexants macrohétérocycliques donnent généralement toute satisfaction dans le cadre de l'invention, on leur préfère en règle générale les sels d'ammoniums quaternaires, qui sont au moins aussi efficaces et bien moins coûteux. Les sels de phosphonium ou d'arsonium ont quant à eux une activité généralement identique à celle des sels d'ammoniums quaternaires correspondants, mais sont en revanche sensiblement plus coûteux.
  • La quantité de catalyseur à utiliser est de l'ordre d'au moins 1% en mole par rapport à l'halogène contenu par le dérivé halogéno méthylé. Avantageusement on utilisera en fait une proportion d'environ 5% en mole. Un excès de catalyseur supérieur à 10% en mole n'apparait ni comme nuisible, ni comme utile.
  • Il faut noter qu'il est classiquement admis dans le domaine de la catalyse par transfert de phase (Makosza et coll., J. Org. Chem. 43, 4682 (1978)) que les carbonates de sodium ou de potassium associés à un catalyseur de transfert de phase tel que le dicyclohexyl-18- couronne-6 constituent d'excellentes bases pour ce genre de réaction. Il s'est avéré que dans le cadre de l'invention ces associations ont une activité plutôt moyenne puisqu'on n'obtient avec elles que des rendements moyens à faibles, surtout dans le cas de dérivés halogéno méthylés polymérisés. Ce phénomène surprenant n'a pas reçu d'explication. Une fois la réaction achevée,le milieu réactionnel est refroidi, la phase organique séparée de la phase aqueuse, puis traitée. Ce traitement peut constituer en un lavage à l'aide d'une solution acide diluée, éventuellement après dilution de ladite phase organique, à l'aide d'un solvant organique. Ce traitement peut aussi consister, dans le cas où le dérivé halogéno méthylé est un polymère, à précipiter d'abord le mélange dans le méthanol et à purifier le précipité par dissolutions dans le chloroforme et reprécipitations dans le méthanol, successives.
  • Les oxydes de dihydrocarbyle phosphines hydroxyméthylées utilisés dans le cadre de la présente invention peuvent être obtenus à l'aide de plusieurs méthodes bien connues. La plus générale de ces méthodes consiste à additionner une molécule d'aldéhyde à une molécule des oxydes de dihydrocarbyle phosphines utilisés dans le brevet principal selon la réaction :
    Figure imgb0007
  • Une autre méthode plus spécifique aux oxydes phosphines hydroxyméthylées et monométhylées est décrite dans le brevet américain 4 028 421 et consiste à obtenir un réarrangement thermique d'une bis (hydroxyméthyl) phosphine tertiaire :
    Figure imgb0008
     Les rendements obtenus par le procédé selon l'invention sont généralement extrêmement élevés notamment s'agissant au départ de micro- molécules halogéno méthylées pour lesquelles lesdits rendements avoisinent régulièrement 95 à 100%. Toutefois la réaction est, toutes choses égales par ailleurs, plus facile avec les réactifs où R = H qu'avec ceux où R3 est un groupe hydrocarbyle. Dans le cas des résines il est possible de moduler facilement le taux de substitution entre 10 et 90%, en jouant sur le solvant et surtout sur le catalyseur utilisés, ainsi que sur le temps de réaction et la température.
  • L'invention concerne également des produits industriels nouveaux de formule générale :
    Figure imgb0009
    où R1 et R2 sont identiques ou différents et sont un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 18 atomes de carbone, de préférence de 1 à 12 atomes de carbone ou un groupe phényle et où R est un atome d'hydrogène ou un groupe - CH2-R4 où R4 est un groupe alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 11 atomes de carbone, ou un atome d'hydrogène ou bien encore un groupe phényle et où R est choisi dans le groupe constitué par :
    • (a) un groupe phényle figurant dans un des motifs
      Figure imgb0010
      d'un copolymère statistique dérivé d'un copolymère statistique de styrène et de p-halogéno méthyl styrène, de masse moléculaire comprise entre 550 et 1 100 000, comprenant x et y motifs
      Figure imgb0011
      respectivement , x et y étant des nombres entiers tels que le rapport x : y soit compris entre 100 : 1 et 0 : 1, 20 à 90% en nombre des R3 étant un groupe
      Figure imgb0012
      et 10 à 80% un atome de chlore ou de brome,
    • (b) un groupe phényle figurant dans un des motifs
      Figure imgb0013
      d'un copolymère statistique dérivé d'un copolymère statistique de styrène et de p-halogéno méthyl styrène partiellement réticulé, dit de Merrifield, de masse moléculaire comprise entre 1 100 et 1 100 000, comprenant x, y et z motifs
      Figure imgb0014
      Figure imgb0015
      respectivement, x, y et z étant des nombres entiers tels que le rapport x : y soit compris entre 100 : 1 et 0 : 1 et que le rapport z : y soit compris entre 1 : 25 et 1 : 5, 20 à 95% en nombre des R'4 étant des groupes
      Figure imgb0016
      5 à 80% des atomes de chlore ou de brome.
    • c) un groupe
      Figure imgb0017
      Des produits selon l'invention qui sont particulièrement préférés sont ceux qui portent des radicaux n-octyle en tant que R1 et R2 et dans lesquels R3 = H ou - CH2 - R4 où R4 est un alkyle linéaire de C3 à C8.
  • Les produits selon l'invention trouvent notamment leur application dans les formulations phytosanitaires, comme composés ignifuges et comme agents extractants.
  • L'invention est encore illustrée par les exemples non limitatifs suivants, effectués sous atmosphère d'azote sauf stipulations expressément contraires.
    • Exemple 1
  • Dans un réacteur de 4 litres, surmonté d'un réfrigérant et d'un thermomètre et muni d'une agitation mécanique, on porte à reflux pendant 8 heures 273 g de dioctylphosphine oxyde (DOPO), préparé par condensation du diéthyl phosphite sur du chlorure d'octyl magnésium, avec 290 cm3 de formaldéhyde à 35 % en poids dans l'eau, 40 g de bicarbonate de sodium, 6,2 g de carbonate de potassium et 2,5 litres d'éthanol.
  • Après évaporation de l'alcool on dissout les composés organiques dans du dichlorométhane (1 litre), lave à l'eau, sèche sur MgSO, filtre et évapore. On obtient 96 % d'hydroxyméthyl DOPO
    • IR : P=O . 1140 cm-1
    • OH : 3200 cm-1
  • RMN : - massif à 0,85 ppm (6 pr) pour les - CH3
    • - massif à 1,3 ppm (24 pr) pour les - CH2
    • - massif à 1,55 ppm (4 pr) pour les - CH -P 0
    • - massif à 3,65 ppm (2 pr) pour les - CH -OH
  • Dans un réacteur de 4 litres, surmonté d'un réfrigérant et d'un thermomètre et muni d'une agitation mécanique, on place 1,5 Kg de soude à 50 % dans l'eau, 15 g de sulfate acide de tétrabutyl ammonium (TBAH) et un mélange de 1 mole d'hydroxyméthyl DOPO (304 g) et 1 mole (137 g) de n bromobutane de 2,5 litres de toluène.
  • Le mélange est agité fortement à 70°C pendant 4 heures.
  • Après décantation, on sépare les phases, évapore la phase organique et la réprend par 1 litre de dichlorométhane. Après lavage à l'eau (en ajoutant du NaCl pour faciliter la décantation)), on sèche sur sulfate de magnésium, on filtre, et on évapore. On obtient 325 g de di-n octyl méthoxy n-butyl phosphine oxyde.
  • IR : P=O . 1172 cm-1
  • RMN : - massif 0,87 ppm (9 pr) pour les - CH
    • - massif 1,27 ppm (28 pr) pour les - CH2-
    • - massif 1,61 ppm (4 pr) pour les - CH2-P
    • - triplet à 3,47 ppm (2 pr) pour les - CH -0-
    • - doublet à 3,72-3,6 ppm (2 pr) pour le O - CH2 -
      Figure imgb0018
      -
    Exemple 2 à 7
  • On a utilisé le mode opératoire de l'exemple 1 sur des matières premières différentes, dans des conditions de température et durée sensiblement identiques.
  • Le DOPO a été utilisé dans les exemples 2 à 5 et le di-n-hexyl phosphine oxyde dans les exemples 6 et 7.
  • Le bromure de n-octyle a été utilisé dans les exemples 2 et 6, le bromure de n-butyle à l'exemple 4, et les chlorures de n-octyle, n-butyle et d'éthyl-2 hexyle respectivement dans les exemples 3, 5 et 7.
  • Les résultats obtenus ainsi que les conditions spéciales utilisées sont rapportés dans le tableau suivant :
  • Figure imgb0019
    Le mauvais résultat de l'exemple 3 est dû à la décomposition thermique prématurée du TBAH. Un rendement de 75 % peut être obtenu dans ce cas en rajoutant 10g de TBAH après 4 heures de réaction.
    • Exemple 8
  • Dans un réacteur de 1 litre on a placé 54,8g de DOPO, 6g de formaldéhyde, 0,3g d'hydrogénosulfate de tétrabutyle, 0,05g de K2C03 et 600 ml d'éthanol. On laisse réagir 4 heures sous reflux après quoi on évapore l'éthanol sous pression réduite et on récupère le dioctyl hydrométhyl phosphine oxyde. Dans un réacteur de 2 litre on place 60g du dioctylhydroxyméthyl phosphine oxyde obtenu précédemment, 700g de soude en pastilles, 700g d'eau, 600 ml de toluène et lg de TBAH.
  • A température ambiante de 20°C, on additionne le mélange sous agitation 30g de p-chlorométhyl styrène en solution dans 50 ml de toluène.
  • On laisse réagir sous agitation pendant 6 heures après quoi on laisse décanter le mélange réactionnel, on récupère la phase organique, on la filtre, on la sèche sur Mg SO4 et on évapore le toluène sous pression réduite.
  • On obtient avec un rendement de 93 %, un produit fondant à 22°C et identifié pour avoir la formule :
    Figure imgb0020
    par les spectres suivants :
    • Résonnance Magnétique Nucléaire :
  • Figure imgb0021
    • Infra-Rouge :
  • Absorption groupe P = O à 1170 - 1180 cm-1 Absorption groupe CH2 O CH2 à 1090 cm-1

Claims (11)

1. Procédé de synthèse d'oxydes de phosphines tertiaires à partir d'un oxyde de phosphine secondaire et d'un dérivé halogéno méthylé en présence d'une base, caractérisé en ce qu'on fait réagir dans un milieu organique non miscible à l'eau un oxyde de phosphine secondaire hydroxyméthylée sur un dérivé halogéno méthylé, en présence d'une phase aqueuse renfermant une base minérale, en présence d'un catalyseur de transfert de phase et sous agitation.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxyde de phosphine secondaire a pour formule générale :
Figure imgb0022
où R1 et R2 sont identiques ou différents et sont un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 18 atomes de carbone, de préférence de 1 à 12 atomes de carbone ou encore un groupe phényle et où R3 est un atome d'hydrogène ou bien un groupe - CH2 - R4 où R4 est un hydrogène ou un groupe alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 11 atomes de carbone ou bien encore un groupe phényle.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dérivé halogéno méthylé a pour formule générale XCH2R dans laquelle :
X est un atome de chlore ou de brome et,
R est un groupe - CH = CHY où Y est un atome d'hydrogène, un groupe phényle ou un groupe - CH2X dans lequel X a l'une des significations indiquées plus haut ou bien,
R est un groupe
Figure imgb0023
où Z est un atome d'hydrogène, un groupe alkyle de C à Ca, un groupe vinyle, un atome d'halogène, un groupe - CH2X ou un groupe
Figure imgb0024
ayant l'une des significations indiquées plus haut, ou bien,
R est une chaîne alkyle comprenant de 1 à 12 atomes de carbone, éventuellement substituée par au moins un groupe nitrile ou époxy, ou bien,
R est un groupe phényle faisant partie d'une chaîne de copolymère statistique de styrène et de p-halogéno méthyl styrène de masse moléculaire comprise entre 500 et 1 000 000 et comprenant x et y motifs
Figure imgb0025
respectivement, x et y étant des nombres entiers tels que le rapport x : y soit compris entre 100 : 1 et 0 : 1, ou bien encore,
R est un groupe phényle faisant partie d'une chaîne de copolymère statistique de styrène et de halogéno méthyl styrène, partiellement réticulé, dite de Merrifield, de masse moléculaire comprise entre 1 000 et 1 000 000 et comprenant x, y et z motifs
Figure imgb0026
respectivement x, y et z étant des nombres entiers tels que le rapport x : y soit compris entre 100 : 1 et 0 : 1 et que le rapport z : y soit compris entre 1 : 25 et 1 : 5.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la phase aqueuse renfermant une base minérale est une solution aqueuse renfermant de 30 à 60% en poids de soude ou de potasse.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le catalyseur de transfert de phase est choisi dans le groupe constitué par les sels d'ammonium, de phosphonium ou d'arso- nium quaternaires de formule générale
Figure imgb0027
où Y = N, P ou As où A1, A2, A3 et A4 sont identiques ou différents et sont de préférence des groupes alkyle de C1 à C8 , des groupes benzyle ou des chaînes de polymère et où X est un anion.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le catalyseur de transfert de phase est choisi dans le groupe constitué par les polyoxydes d'éthylène, les éthers-couronnes et les cryptants.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réaction est effectuée entre 40 et 70°C.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport des volumes de phase aqueuse et de phase organique est compris entre 5 : 1 et 1 : 10.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la concentration des réactifs dans la phase organique est comprise entre 0,1 et 20%.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la proportion de catalyseur de transfert de phase par rapport au dérivé halogéno méthylé est comprise entre 1 et 10% en mole, de préférence voisine de 5% en mole.
11. Les oxydes de phosphines tertiaires de formule générale :
Figure imgb0028
où R1 et R2 sont identiques ou différents et sont un groupe alkyle linéaire ou ramifié comportant de 1 à 18 atomes de carbone, de préférence de 1 à 12 atomes de carbone ou un groupe phényle et où R est un atome d'hydrogène ou un groupe - CH2 - R4 - où R4 est un groupe alkyle linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 12 atomes de carbone ou un groupe phényle ou un atome d'hydrogène et où R5 est choisi dans le groupe constitué par :
(a) un groupe phényle figurant dans un des motifs
Figure imgb0029
d'un copolymère statistique dérivé d'un copolymère statistique de styrène et de p-halogéno méthyl styrène, de masse moléculaire comprise entre 550 et 1 100 000, comprenant x et y motifs
Figure imgb0030
respectivement , x et y étant des nombres entiers tels que le rapport x : y soit compris entre 100 : 1 et 0 : 1, 20 à 90% en nombre des R3 étant un groupe
Figure imgb0031
et 10 à 80% un atome de chlore ou de brome,
(b) un-groupe phényle figurant dans un des motifs
Figure imgb0032
d'un copolymère statistique dérivé d'un copolymère statistique de styrène et de p-halogéno méthyl styrène partiellement réticulé, dit de Merrifield, de masse moléculaire comprise entre 1 100 et 1 100 000, comprenant x, y et z motifs
Figure imgb0033
Figure imgb0034
respectivement, x, y et z étant des nombres entiers tels que le rapport x : y soit compris entre 100 : 1 et 0 : 1 et que le rapport z : y soit compris entre 1 : 25 et 1 : 5, 20 à 95% en nombre des R'4 étant des groupes
Figure imgb0035
et 5 à 80% des atomes de chlore ou de brome.
c) un groupe
Figure imgb0036
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